大型發(fā)電機(jī)定轉(zhuǎn)子接地保護(hù)運(yùn)行分析

郝云望

（內(nèi)蒙古鄂爾多斯市達(dá)拉特旗達(dá)拉特發(fā)電廠,內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 014300）

大型發(fā)電機(jī)定轉(zhuǎn)子接地保護(hù)運(yùn)行分析

郝云望

（內(nèi)蒙古鄂爾多斯市達(dá)拉特旗達(dá)拉特發(fā)電廠,內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 014300）

在大型發(fā)電機(jī)運(yùn)行過(guò)程中，定子繞組與轉(zhuǎn)子繞組是十分重要的兩個(gè)部分，在定子繞組與轉(zhuǎn)子繞組實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，可能會(huì)有一定故障出現(xiàn)的，對(duì)發(fā)電機(jī)整體運(yùn)行造成嚴(yán)重影響，其中比較常見(jiàn)的故障就是定子繞組與轉(zhuǎn)子繞組的接地故障，因此對(duì)發(fā)電機(jī)中的定子繞組與轉(zhuǎn)子繞組進(jìn)行接地保護(hù)十分必要。本文就大型發(fā)電機(jī)定轉(zhuǎn)子接地保護(hù)運(yùn)行進(jìn)行分析。

發(fā)電機(jī)；定子；轉(zhuǎn)子；接地保護(hù)

0　引言

在發(fā)電機(jī)組成中定子繞組與轉(zhuǎn)子繞組屬于十分重要的兩個(gè)組成部分，在發(fā)電機(jī)定子繞組與轉(zhuǎn)子繞組實(shí)際工作過(guò)程中，接地故障的出現(xiàn)對(duì)發(fā)電機(jī)組整體運(yùn)行會(huì)造成嚴(yán)重影響。因此，為能夠保證發(fā)電機(jī)組整體運(yùn)行穩(wěn)定性及安全性，應(yīng)當(dāng)合理進(jìn)行定子繞組與轉(zhuǎn)子繞組的接地保護(hù)，避免故障出現(xiàn)對(duì)發(fā)電機(jī)組造成嚴(yán)重危害。

1　發(fā)電機(jī)組中定子繞組與轉(zhuǎn)子繞組接地危害分析

1.1 發(fā)動(dòng)機(jī)定子繞組接地危害

在發(fā)電機(jī)組實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，發(fā)變組所存在故障中最常見(jiàn)的就是定子繞組單相接地，對(duì)于該故障而言，其發(fā)生主要原因就是絕緣被損壞，所造成結(jié)果就是繞組對(duì)鐵心短路，最終導(dǎo)致出現(xiàn)故障。在發(fā)生該故障情況下，接地電流的存在會(huì)造成接地電弧的出現(xiàn)，其所導(dǎo)致結(jié)果主要包括兩個(gè)方面：其一，會(huì)在一定程度上灼傷鐵心，若鐵心融化達(dá)到一定程度，要想修復(fù)就十分困難，最終結(jié)果就是導(dǎo)致發(fā)電機(jī)報(bào)廢；其二，在發(fā)生這種故障情況下，會(huì)進(jìn)一步損壞絕緣，最終所導(dǎo)致嚴(yán)重結(jié)果就是定子繞組兩點(diǎn)接地，進(jìn)而會(huì)造成相間發(fā)生短路或者匝間發(fā)生短路，引起發(fā)電機(jī)受到更大損害。大部分大型發(fā)電機(jī)在制造方面均需要較高成本，并且在檢修方面工期比較長(zhǎng)，因而修復(fù)相對(duì)而言比較困難，因此應(yīng)當(dāng)安裝100%定子繞組接地保護(hù)，其能夠靈敏反映出所有繞組接地故障。

1.2 發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組接地危害分析

對(duì)于發(fā)電機(jī)而言，其勵(lì)磁回路是不接地的，若系統(tǒng)運(yùn)行無(wú)異常情況存在，其絕緣電阻可分配繞組中各個(gè)相關(guān)部分對(duì)地電壓，在該電阻值均勻情況下，在繞組中其電壓最大值與勵(lì)磁地相比少一半。在轉(zhuǎn)子回路中，若有一點(diǎn)接地情況發(fā)生，雖然不會(huì)造成出現(xiàn)較大接地電流，然而所造成變化就是繞組在分配對(duì)地電壓方面有變化出現(xiàn)，比如接地點(diǎn)偏移向勵(lì)端，在這種情況下另一端電壓便會(huì)有一定程度增加，這種情況下很容易造成連點(diǎn)接地，最終會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重后果出現(xiàn)。具體而言主要包括以下幾個(gè)方面：

第一，轉(zhuǎn)子磁出現(xiàn)畸變，當(dāng)這種情況出現(xiàn)時(shí)，其會(huì)造成發(fā)電機(jī)中的電壓以及電流波形出現(xiàn)畸變情況，同時(shí)還會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)機(jī)械振動(dòng)情況。第二，勵(lì)磁電流通過(guò)部分鐵心形成回路，在接地點(diǎn)位置出現(xiàn)直流電弧，對(duì)于電弧而言，其能夠產(chǎn)生高溫作用，所造成結(jié)果就是燒壞勵(lì)磁繞組，情況較嚴(yán)重者會(huì)造成轉(zhuǎn)子鐵心有局部融化情況發(fā)生，發(fā)生永久性損傷，最終造成結(jié)果就是轉(zhuǎn)子報(bào)廢。第三，在汽輪機(jī)的外殼有較大勵(lì)磁電流雜散流過(guò)，其最終造成結(jié)果就是汽缸有磁化現(xiàn)象發(fā)生。第四，當(dāng)有短路發(fā)生的情況下，在勵(lì)磁回路中電阻也會(huì)有一定程度減少，其最終所造成結(jié)果就是勵(lì)磁電流會(huì)有一定程度增加，比如在短路匝數(shù)比較多的情況下，會(huì)導(dǎo)致勵(lì)磁回路中過(guò)電流。因而，對(duì)于大型發(fā)電機(jī)而言，在其實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中同樣應(yīng)配備轉(zhuǎn)子繞組一點(diǎn)接地保護(hù)，進(jìn)而盡量減少設(shè)備損壞情況[1]。

2　大型發(fā)電機(jī)中轉(zhuǎn)子繞組與定轉(zhuǎn)子繞組接地保護(hù)分析

2.1 定子繞組接地保護(hù)組成以及工作原理分析

在本文研究中所選擇的為64S1-95%定子接地保護(hù)以及64S2-100%定子保護(hù)兩類進(jìn)行分析，從而對(duì)定子接地保護(hù)相關(guān)組成以及工作原理進(jìn)行說(shuō)明，以便更好應(yīng)用接地保護(hù)，盡可能避免出現(xiàn)接地故障。

第一，64S1-95%定子接地保護(hù)。在本次研究中以600MW發(fā)電機(jī)為例進(jìn)行分析，對(duì)于該發(fā)電機(jī)而言，其中性點(diǎn)以接地變壓器接地為其接地方式，對(duì)于其所輸入保護(hù)基波零序電壓而言，其來(lái)源為接地變壓中二次側(cè)，通過(guò)中性點(diǎn)電壓的位移變化情況可判斷分析定子繞組接地故障，其保護(hù)范圍大約為定子繞組95%，其保護(hù)整定值可達(dá)到5V，其跳閘延時(shí)時(shí)間達(dá)到1.0s。

第二，64S2—100%定子接地保護(hù)。在該接地保護(hù)方式中，是以方波為外加信號(hào)源的，對(duì)于選擇的該方波而言，其參數(shù)為電壓大約為100V，其頻率為12.5Hz，在變壓器中可將該方波注入，從而在發(fā)電機(jī)三相定子回路中加載，在未發(fā)生異常情況下，僅僅有很小電容電流，該電容電流頻率為12.5Hz，對(duì)于電動(dòng)機(jī)而言，在出現(xiàn)單相接地狀況時(shí)，其中頻率為12.5Hz的信號(hào)電流會(huì)發(fā)生突然性增加，這時(shí)可利用定子回路中相關(guān)對(duì)地電阻測(cè)量，這樣一來(lái)可判斷發(fā)電機(jī)定子繞組，其作用主要就是保護(hù)發(fā)電機(jī)的中性點(diǎn)附近的相關(guān)定子繞組，避免出現(xiàn)接地故障。對(duì)于該接地保護(hù)而言，其特點(diǎn)主要包括以下幾點(diǎn)：

其一，對(duì)于持續(xù)中性點(diǎn)而言，其位移電壓相對(duì)而言比較小，對(duì)發(fā)電機(jī)中三相電壓而言，基本上不會(huì)影響其對(duì)稱性，同時(shí)也不會(huì)增加中性點(diǎn)附加絕緣應(yīng)力。其二，在主變高壓側(cè)發(fā)生接地故障或者其它干擾，保護(hù)能夠很好避免誤動(dòng)。其三，對(duì)于發(fā)電機(jī)全部狀態(tài)而言，保證其工作能夠正常進(jìn)行，換言之，無(wú)論處于何種狀態(tài)，定子接地保護(hù)均能夠正常工作。

2.2 轉(zhuǎn)子接地保護(hù)組成及工作原理分析

在發(fā)電機(jī)組中注入適當(dāng)方波電壓，該電壓參數(shù)為波幅大約50V，頻率為12.5Hz，通過(guò)對(duì)轉(zhuǎn)子回路對(duì)地電阻進(jìn)行測(cè)量，可對(duì)轉(zhuǎn)子繞組接地故障進(jìn)行判斷。Ur=50Rer/(Rer+R轉(zhuǎn)子)，Rer為1kΩ，在無(wú)異常情況發(fā)生時(shí)，R轉(zhuǎn)子比較大，因而Ur比較小，對(duì)于轉(zhuǎn)子繞組而言，若有一點(diǎn)接地情況出現(xiàn)，其R轉(zhuǎn)子便會(huì)出現(xiàn)較大幅度降低，這種情況下此時(shí)Ur相對(duì)而言較大。在利用微機(jī)保護(hù)裝置進(jìn)行內(nèi)部換算后，可準(zhǔn)確判斷轉(zhuǎn)子絕緣降低程度。對(duì)于其保護(hù)值而言，具體如下：

若轉(zhuǎn)子絕緣降低，并且數(shù)值達(dá)到5kΩ，這種情況下會(huì)出現(xiàn)報(bào)警，并且其報(bào)警延時(shí)為0.5s；若轉(zhuǎn)子絕緣降低，且其數(shù)值達(dá)到0.5kΩ，這種情況下會(huì)出現(xiàn)跳閘，并且跳閘延時(shí)為2.5s。但是應(yīng)當(dāng)注意，若發(fā)電機(jī)中裝配安全設(shè)施，比如在發(fā)電機(jī)中的出口接地刀閘需要合上情況下，此時(shí)應(yīng)當(dāng)退出定轉(zhuǎn)子接地保護(hù)注入單元REX010，否則很容易造成損壞注入變壓器REX011[2-3]。

3　結(jié)語(yǔ)

在大型發(fā)電機(jī)運(yùn)行過(guò)程中，為能夠使其安全性及穩(wěn)定性得到保證，應(yīng)當(dāng)對(duì)其轉(zhuǎn)子繞組與定子繞組進(jìn)行接地保護(hù)，從而有效避免接地故障的發(fā)生，防止發(fā)電機(jī)受到損壞，保證其能夠正常運(yùn)行。

[1]徐亮,紀(jì)可可,黃文明.發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)系統(tǒng)配置及應(yīng)用研究[J].人民長(zhǎng)江,2015(23).

[2]徐亮,紀(jì)可可,黃文明.發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子接地保護(hù)系統(tǒng)配置及應(yīng)用研究[J].水電廠自動(dòng)化,2016(01).

[3]康偉.發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子接地保護(hù)跳閘故障的分析與處理[J].機(jī)電信息,2015(09).

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.21.167